一种区域远景与近中期综合负荷预测方法与流程

本发明涉及，具体涉及一种区域远景与近中期综合负荷预测方法。
背景技术：
：沿海地区的滩涂开发历史悠久，近年来，滩涂围垦走上了法制化、规范化、科学化的轨道，滩涂围垦培育了新的经济增长点，沿海围垦区发展进入了新时期和关键阶段。围垦区的产业具有类型丰富、开发程度不高以及气象条件恶劣等特点，发展定位主要分为城镇型、园区型、商贸型、港口型和农业型五类，用地类涵盖了居住、工业、商业、行政办公、休闲旅游、港口物流、农业与养殖业等。在围垦区建设开发过程中，供电网络建设是十分重要的一项工作。沿海围垦区作为电网建设的外延区域，围垦区电网比较薄弱，在电网建设上面临着较为严峻的形势与挑战。当前，没有分析基于围垦区负荷增长特性的网络建设时间，没有形成基于沿海围垦区特点的设备选型和网架构建等原则，存在围垦区电力建设与负荷发展匹配性不高、网络架构对围垦区发展适应性不强等问题。围垦区现状电网发展普遍不够成熟，电网规模较小，存量资产较少，很多围垦区电网处于起步建设阶段。多数围垦区配电网采用10kv供电，少量采用20kv或采用10kv、20kv混合供电。现状围垦区供电区域涵盖a、b、c三类，以b类为主，可见围垦区的电网定位处于中等及偏上水平。现状围垦区中压馈线设备水平参差不齐，电缆化率普遍较低，架空绝缘化率普遍较高。现状围垦区110kv网架以辐射接线为主，链式接线为辅。10(20)kv网架各地差异明显，标准不一。但总体看来围垦区环网率普遍较低，辐射问题严重，主要原因是缺少上级电源点，构建联络困难。关于现状围垦区电网运行情况，处于开发初期的围垦区主变及中压馈线负载率较低，供电能力十分充裕；处于半成熟或较成熟状态的围垦区，其主变及中压馈线负载率相对比较适中，供电能力相对适中；少数围垦区高压或中压供电能力已紧张。技术实现要素：本发明提供一种区域远景与近中期综合负荷预测方法，其包括如下过程：确定负荷预测规范：确定负荷密度、同时率和需用系数；选定负荷预测模型：分别为远景负荷预测和近中期负荷预测选定预测方法；远景负荷预测：确定空间分区与负荷层次的映射关系；进行街区远景负荷预测；进行功能分区远景负荷预测；进行规划分区远景负荷预测；近中期负荷预测：新增点负荷；计算现有负荷增长情况；综合计算得到近中期负荷预测值。在一种改进的方案中，所述选定负荷预测模型过程为：选定空间负荷密度法用于围垦区远景年负荷预测，选定“现有负荷自然增长+新增点负荷s曲线”法用于围垦区近中期负荷预测；所述远景负荷预测过程为：采用空间负荷密度法进行围垦区远景年负荷预测；所述近中期负荷预测过程为：采用“现有负荷自然增长+新增点负荷s曲线”法进行围垦区近中期负荷预测。在一种改进的方案中，所述远景负荷预测过程中，一个规划区域由小到大划分为街区、功能分区和规划分区；街区为街或路围成的最小单位的地块，功能分区由若干街区组成，规划分区由若干功能分区组成。在一种改进的方案中，所述确定空间分区与负荷层次的映射关系为：确定街区的负荷预测对应配变层的负荷预测，功能分区的负荷预测对应中压馈线层的负荷预测，规划分区的负荷预测对应变电站层的负荷预测。在一种改进的方案中，所述进行街区远景负荷预测采用占地面积负荷密度法或者建筑面积负荷密度法；所述占地面积负荷密度法适用于规划用地已知、分类建筑面积未知的情形，计算公式为：pl，s＝d×s(1.1)式中，pl,s为负荷密度，d为占地负荷密度，s为规划用地面积；所述建筑面积负荷密度法适用于已有详细控制性规划、规划用地已知和分类建筑面积均已知的情形，计算公式为：式中，pl,s为负荷密度，m为土地使用类的个数，di为第i类建筑用电水平指标，si为第i类建筑面积，wi为第i类需用系数。在一种改进的方案中，所述进行功能分区远景负荷预测为：将功能分区内各个街区预测负荷之和乘以配变之间同时率即为功能分区负荷预测结果。在一种改进的方案中，所述进行规划分区远景负荷预测为：将围垦区内各个功能分区预测负荷之和乘以馈线之间同时率即为围垦区负荷预测结果。在一种改进的方案中，所述新增点负荷为：采用s型曲线数学模型模拟新增点负荷的发展规律，所述s型曲线数学模型的计算式为：式中，p为饱和负荷，p点j为第j年的年最大负荷，j为距离现状年的年数，a为s型曲线增长参数。在一种改进的方案中，所述计算现有负荷增长情况为：求解围垦区距离现状第j年的自然增长负荷值，计算公式如下：p自然j＝p现状×(1+γ)j(1.4)式中，p自然j为围垦区距离现状第j年的自然增长负荷值，p现状为围垦区现状负荷值，γ为围垦区现状负荷近中期年均自然增长率。在一种改进的方案中，所述综合计算得到近中期负荷预测值为：求解围垦区距离现状第j年的负荷，计算公式为：pj＝p自然j+p点j(1.5)式中，pj为围垦区距离现状第j年的负荷，j取值不大于5；p自然j为围垦区距离现状第j年的自然增长负荷值；p点j为区内所有大用户距离现状第j年的点负荷值。本发明通过区域远景与近中期综合负荷预测方法，开展围垦区负荷增长特性调研，分析不同类型围垦区负荷发展情况，建立近中期、远期负荷预测模型及规范，把握围垦区远景负荷水平和近中期发展脉络，形成不同类型围垦区的负荷预测规范，从而为更好地建设围垦区电网奠定了基础，形成沿海围垦区供电网络建设路线，使得围垦区电网的建设工程能进一步开展沿海围垦区防灾减灾研究、分布式电源出力特性分析以及增量配售电市场竞争环境分析。附图说明图1为实施例一的区域远景与近中期综合负荷预测方法流程图；图2为海宁尖山新区历史年负荷曲线；图3为玉环漩门二期围垦区历史年负荷曲线；图4为台州东部集聚区历史年负荷曲线；图5为乐清经济开发区历史年负荷曲线；图6为住宅小区配电系统典型结构示意图；图7为节点负荷的层次结构和同时率关系示意图；图8为空间分区与层次负荷的对应关系示意图；图9为实施例二的围垦区供电网络构建方法流程图。具体实施方式下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本发明能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本发明相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本发明的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本发明所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。实施例一：本实施例的区域远景与近中期综合负荷预测方法调研不同类型围垦区的负荷发展特性，收集近期客户需求清单，利用负荷预测模型及其规范，对不同类型围垦区进行远景预测和近中期预测；远景预测的结果用于构建目标网架，近中期预测的结果用于制定过渡方案。负荷发展特性是对历史年负荷发展规律的总结。例如，图2为海宁尖山新区历史年负荷曲线，海宁尖山新区属于城镇型围垦区，其位于海宁市域东南，东临海盐县南北湖，北靠海宁市黄湾镇，南邻钱塘江口，规划面积约42km2，发展定位是工业新城市和海宁城市副中心，是一个正在崛起的新兴工业新城区。海宁尖山新区目前处于开发半成熟状态，负荷与电网处于快速发展阶段。如图2所示，2010年～2017年，负荷一直保持较快增长，年均增长率达到16％。图2至图6的横坐标均表示年度，纵坐标单位均为mw。图3为玉环漩门二期围垦区历史年负荷曲线，玉环漩门二期围垦区属于城镇型围垦区，其位于玉环本岛与楚门半岛之间，规划面积37.30km2，主体围垦工程于2005年底全面完成，发展定位是现代化、国际化海岛新城。漩门二期目前处于开发半成熟状态，负荷与电网仍处于快速发展阶段。如图3所示，自2010年至2017年，负荷一直保持着较快增长，年均增长率达到19％。图4为台州东部集聚区历史年负荷曲线，台州东部集聚区属于园区型围垦区，其位于台州市中心东部沿海，距离台州市中心仅14km,规划建设用地面积39.30km2，发展定位是“城市新组团、产业集聚区”，以大资本、大项目为核心，重点发展高端装备制造和新型材料、休闲旅游服务业等主导产业。台州东部集聚区现已部分围垦完成，目前处于开发初期，负荷与电网处于迅速发展阶段。如图4所示，2011年～2017年，负荷年均增长率达到40％示。图5为乐清经济开发区历史年负荷曲线，乐清经济开发区园区型围垦区，其位于乐清市域中部沿海，南临七里港，东濒乐清湾，规划用地面积16.05km2。经过十几年的建设发展，乐清经济开发区已成为发展先进制造业、现代服务业的重要基地，实现创新创业、促进高新技术产业化的重要平台。乐清经济开发区目前处于较成熟状态，负荷与电网相对成熟。如图5所示，2010年～2016年，负荷年均增长率为8％。曲线中2012年、2015年以及2017年负荷下降是因为大用户长宏钢铁7回专线在当年负荷为0。如图1所示为本发明的区域远景与近中期综合负荷预测方法流程示意图，该方法包括如下过程：s1、确定负荷预测规范：负荷密度、同时率和需用系数是负荷预测规范中几个重要的概念，本过程确定负荷预测规范即确定密度、同时率和需用系数的取值。负荷密度是衡量一个区域用电最重要的指标之一。一般地，负荷密度越高，该区域负荷越密集，经济越繁荣，所在供电分区等级越高，供电可靠性要求也越高。负荷密度指标分为占地负荷密度指标和建筑负荷密度指标。当规划区域有地块控制性详细规划时，应采用单位建筑面积负荷密度指标法预测负荷，否则应采用单位建设用地负荷密度法。根据《城市电力规划规范gbt50293-2014》的规定，当采用单位建设用地负荷密度法进行负荷预测时，其规划单位建设用地负荷指标宜符合表1的规定。超出表中建设用地以外的其他各类建设用地的规划单位建设用地负荷指标的选取，可根据所在城市具体情况确定。表1规划单位建设用地负荷指标城市建设用地类别单位建设用地负荷指标(kw/hm2)居住用地(r)100-400商业服务业设施用地(b)400-1200公共管理与公共服务设施用地(a)300-800工业用地(m)200-800物流仓储用地(w)20-40道路与交通设施用地(s)15-30公共设施用地(u)150-250绿地与广场用地(g)10-30当采用单位建筑面积负荷密度指标法时，其规划单位建筑面和负荷指标宜符合表2的规定。特殊用地及规划预留的发展备用地负荷密度指标的选取，可结合当地实际情况和规划功能要求，因地制宜确定。表2规划单位建筑面积负荷指标建筑类别单位建筑面积负荷指标(w/m2)居住建筑30-70公共建筑40-150工业建筑40-120仓储物流建筑15-50市政设施建筑20-50可以看出，《城市电力规划规范gbt50293-2014》给出了几个大类的负荷指标，指标跨度比较大。为了使负荷密度指标能够切合不同地区的实际情况，需对该地区发展成熟区域的负荷密度情况进行调研和类比分析，总结提炼规划区单位建筑面积用电指标及单位占地面积用电指标。城镇型和商贸型围垦区指标优先选取表1或表2区间的较大值，园区型和港口型围垦区选取中间值，农业型围垦区选取较小值。关于同时率，由于负荷曲线的叠加特性，围垦区最大负荷不是所属街区或功能分区的最大负荷之和，要考虑一个同时率系数。负荷层次模型的提出就是为了解决不同分区负荷值叠加时同时率参数的选取问题。根据配电系统电流流向，负荷层次结构例如可模拟成如图6所示的住宅小区配电系统典型结构的层次模型，变电站61与用户端65之间通过馈线62、配变63及低压主干线64形成连接关系。可见，各个分区配电网负荷层次结构由高到低分为：变电站负荷层、馈线负荷层、配变负荷层和低压主干线负荷层。如图7所示为节点负荷的层次结构和同时率关系，变电站负荷ps、馈线负荷pf、配变负荷pt、低压干线负荷pl和进户线负荷pc依次形成从高到低的层级，与层次负荷模型相对应，同时率也可分为不同层次的同时率，有区域与区域之间的负荷同时率、变电站与变电站之间的同时率、馈线与馈线之间的同时率、配变与配变之间的同时率。关于不同层次负荷之间的关系，站间同时率反映区域综合最大负荷与组成变电站绝对最大负荷之和之间的关系(即区与站之间的关系)，站间同时率为区域范围内变电站之间的同时率。线间同时率反映变电站综合最大负荷与组成馈线绝对最大负荷之和之间的关系(即站与线之间的关系)，线间同时率为变电站下辖馈线之间的同时率。配变间同时率反映馈线综合最大负荷与组成配变绝对最大负荷之和之间的关系(线与变之间的关系)，配变同时率为馈线下辖配变之间的同时率。根据围垦区样本变电站、线路等负荷数据，依据上述同时率，可以得出部分围垦区馈线层以及配变层的负荷同时率，如表3所示为馈线层同时率调研情况，表4所示为配变层同时率调研情况。表3馈线层同时率调研表变电站名称变电站最大负荷值(kw)线路最大负荷值(kw)同时率尖山变9827108370.91杭湾变44230455900.97盖北变78356847000.93精细变27583304800.90码头变207124500.85澥浦变53643542510.99南洪变57735634240.91灰库变18226230170.79马峙变426053170.80滨海变130915100.87农场变50893534370.95晨光变63152712810.89资源变21424250800.85明珠变67916732400.93海塘变65284747600.87盐盘变61046689400.89仙降变13624159160.86围垦变61769675220.91宋家变70827779190.91表4配变层同时率调研表由上表数据可知，馈线间的同时率取值区间为[0.79,0.99]，平均值为0.89；配变间的同时率取值区间为[0.74,0.86]，平均值为0.81。关于需用系数，建筑电气负荷转换成街区负荷时需考虑每类性质负荷的需用系数。需用系数是一个经验数据，来源于大量实际测量数据的积累。人们通过对大量电网历史数据的分类总结，得出了需用系数的经验值。如表5所示为各类负荷需用系数典型参考值，实际选取时视本地区实际情况而定。表5各类负荷需用系数典型参考值城市建设用地类别需用系数典型参考值居住用地(r)0.25商业服务业设施用地(b)0.5商住混合用地0.3公共管理与公共服务设施用地(a)0.5工业用地(m)0.5物流仓储用地(w)0.7道路与交通设施用地(s)0.8公共设施用地(u)1绿地与广场用地(g)1s2、选定负荷预测模型：围垦区供电网络建设不仅要预测负荷的规模，而且要给出负荷的空间分布，常规诸如趋势外推法等预测方法无法满足。空间负荷预测法是基于用地性质、体现地理分布的一种预测方法，包括“现有负荷自然增长+新增点负荷s曲线”法和空间负荷密度法。其中，“现有负荷自然增长+新增点负荷s曲线”法用于围垦区近中期负荷预测，空间负荷密度法用于围垦区远景年负荷预测。s3、远景负荷预测：围垦区远景年负荷预测采用空间负荷密度法。为便于空间负荷预测和电网规划，通常将一个规划区域(如某个围垦区)划分为三个层次，由小到大分别为街区、功能分区和规划分区。街区为街或路围成的最小单位的地块，功能分区由若干街区组成，规划分区由若干功能分区组成。这里的功能分区实际上就是配电网格。s3.1、确定空间分区与负荷层次的映射关系：空间分区与负荷层次之间存在负荷预测方面和电网规划方面的对应关系，如图8所示，规划分区81对应变电站层91，功能分区82对应馈线层92，街区83对应配变层93。在负荷预测方面，街区的负荷预测实质是配变层的负荷预测，功能分区的负荷预测实质是中压馈线层的负荷预测，规划分区的负荷预测实质是变电站层的负荷预测。s3.2、进行街区远景负荷预测：街区负荷预测的目的是确定街区内配变台数和容量配置以及低压网设计，根据资料收集情况，街区负荷预测采用如下两种方法预测。方法一、占地面积负荷密度法：该方法适用于规划用地已知、分类建筑面积未知(即有土地利用规划、没有详细控制性规划)的情形，方法简单但精度不高。计算公式如下：pl，s＝d×s(1.1)式中，pl,s为负荷密度，d为占地负荷密度，s为规划用地面积。其中，规划用地面积由城市总体规划确定；饱和负荷密度参考表1。方法二、建筑面积负荷密度法：该方法适用于已有详细控制性规划、规划用地已知和分类建筑面积均已知的情形，方法简单，精度也比较高，计算公式如下：式中，pl,s为负荷密度，m为土地使用类的个数，di为第i类建筑用电水平指标，si为第i类建筑面积，wi为第i类需用系数。s3.3、进行功能分区(配电网格)远景负荷预测：功能分区内各个街区预测负荷之和乘以配变之间同时率即为功能分区负荷预测结果。s3.4、进行规划分区(围垦区)远景负荷预测：围垦区内各个功能分区预测负荷之和乘以馈线之间同时率即为围垦区负荷预测结果。s4、近中期负荷预测：s4.1、新增点负荷：围垦区近中期负荷预测采用“现有负荷自然增长+新增点负荷s曲线”法。“新增点负荷s曲线”指根据用户远景饱和负荷以及建成投产时间，预测用户中间年负荷。为了阐述新增点负荷的发展规律，提出了s型曲线数学模型，计算式为：式中，p为饱和负荷，p点j为第j年的年最大负荷，即最大负荷日或典型负荷日的系统最大负荷，j为距离现状年的年数，a为s型曲线增长参数。如表6列出来s型曲线负荷增长典型值，s型曲线增长参数a取值：一般工业取0.25，竣工后第一年即增长到远景负荷的80％；商业取0.7，竣工后第二年增长到远景负荷的80％；区位好的住宅小区取2，竣工后第三年增长到远景负荷的80％；区位差的住宅小区取5，竣工后第四年达到远景负荷的80％。表6s型曲线负荷增长典型值s4.2、计算现有负荷增长情况：“现有负荷自然增长”指根据围垦区的现有负荷规模及其发展情况，结合预期环境给定增长率，从而得到现有负荷的自然增长情况。计算公式如下：p自然j＝p现状×(1+γ)j(1.4)式中，p自然j为围垦区距离现状第j年的自然增长负荷值，p现状为围垦区现状负荷值，γ为围垦区现状负荷近中期年均自然增长率。不同类型围垦区的负荷增长特性不同，年均自然增长率γ的取值也不同。通过对浙江省各类围垦区历年负荷增长情况调研，本实施例给出城镇型和园区型围垦区年均自然增长率γ的参考值具体如表7所示。表7围垦区年均自然增长率参考值s4.3、综合计算：围垦区近中期点负荷预测结果分年度得出后，加上现状负荷逐年预测值，便得到围垦区近中期负荷预测值，pj＝p自然j+p点j(1.5)式中，pj为围垦区距离现状第j年的负荷，j取值不大于5；p自然j为围垦区距离现状第j年的自然增长负荷值；p点j为区内所有大用户距离现状第j年的点负荷值。实施例二：本实施例的围垦区供电网络构建方法包括规划阶段和项目规划可研设计及项目施工阶段两个过程，其中，围垦区供电网络建设技术路线的源头及核心在规划阶段。本发明立足围垦区现状，依据围垦区规划，结合围垦区面临的形势与挑战，制定围垦区供电网络建设技术路线，如图9所示为本实施例的围垦区供电网络构建方法流程图，其中，围垦区供电网络构建方法包括规划阶段和项目规划可研设计及项目施工阶段两个阶段，具体地包括如下过程：规划阶段：st1、资料收集与分析阶段：本阶段收集围垦区市政规划、现状地块开发以及电网资料，对围垦区展开经济社会分析、电网现状分析和开发建设分析。在收集上述资料的基础上，通过电网现状分析得出电网现状问题清单。通过开发建设分析得出围垦区发展阶段以及电网建设阶段，主要分为空白、起步期、半成熟和成熟等阶段。通过经济社会分析得出基于发展规划的围垦区分类结果，主要包括城镇型、园区型、商贸型、港口型和农业型等类型。st2、负荷分析与预测阶段，即进行本发明实施例一的区域远景与近中期综合负荷预测。st3、目标网架构建阶段：本过程提出布点需求，确定远景设备规模，形成电力通道规划，选择接线方式，确定设备标准，进行组网。具体分为如下过程：st3.1、组网过程：该过程需要确定高压配电网供电安全准则、组网模式的目标接线要求、组网模式的过渡接线要求、设备选型的电压等级要求，以及中压配电网供电安全准则、组网模式的目标接线要求、组网模式的过渡接线要求、架空线路主干线截面要求，还需要进行高压配电网定量评估变电站投运时间和电力设施布局。st3.2、围垦区配电网防灾技术建设过程：对目标网架构配备防风、防雷、防内涝、防腐蚀、防污闪和防灾修复技术。st3.3、分布式电源接入过程：对目标网架构进行分布式电源接入，分布式电源接入的方式包括单点接入和多点接入。st3.4、增量配售电市场分析过程。st4、过渡方案制定阶段：根据目标网架和围垦区大小，按照一定规则将围垦区划分为若干网格，以现状网架为基础，以供电网格为边界，制定过渡方案。st5、项目库形成与优化阶段：分网格归集整理，形成初步规划项目库；以网格为边界，对同一网格内初步方案进行整合优化，形成正式规划项目库。st6、项目规划可研设计及项目施工阶段，具体为项目可研、项目设计和项目施工三个过程。本发明通过区域远景与近中期综合负荷预测方法，开展围垦区负荷增长特性调研，分析不同类型围垦区负荷发展情况，建立近中期、远期负荷预测模型及规范，把握围垦区远景负荷水平和近中期发展脉络，形成不同类型围垦区的负荷预测规范，从而为更好地建设围垦区电网奠定了基础，形成沿海围垦区供电网络建设路线，使得围垦区电网的建设工程能进一步开展沿海围垦区防灾减灾研究、分布式电源出力特性分析以及增量配售电市场竞争环境分析。以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属
技术领域：
的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。当前第1页12